0,82 Mb.НазваниеEchipamente Periferice «периферийные устройства»страница1/10Дата конвертации19.12.2012Размер0,82 Mb.Тип 1 Echipamente Periferice «ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА» Архитектура системной платы (mainboard) По мере развития компьютеров постоянно расширяются функции чипсета системной платы и изменяются подходы к его построению. В задачу чипсетов для 80286/386 входили увязка шины процессора с относительно несложным контроллером памяти и подключение к этой связке шины (E)ISA, на которой располагались все устройства. Постепенно стала усложняться подсистема па]мяти появился кэш на системной плате, а потом к нему добавился встроен]ный кэш процессора. Но появилась шина PCI, для которой пришлось строить мост от системной шины. Поначалу ее называли «пристроечной» (mezzanine bus), но вскоре она надолго стала центральной ши]ной, вокруг которой компоновались все остальные элементы, поскольку шина PCI имела высокую производитель]ность 132 Мбайт/с. Традиционно на схемах шину PCI изображают посередине, как экватор. Процессор и память (вместе с кэш-памятью) изображают выше «севернее», а шину ISA и все устройства, подключаемые к PCI и ISA, изображают ниже «южнее экватора». Соответствующие части чипсета получили укоре]нившиеся названия северных (north) и южных (south). Архитектура системной платы прошла путь от шинно-мостовой к хабовой, особняком держится архитектура HyperTransport. Шинно-мостовая архитектура В шинно-мостовой архитектуре имеется центральная магистральная шина, к которой остальные компоненты подключаются через мосты. В роли централь]ной магистрали сначала выступала шина (E)ISA, затем ее сменила шина PCI. Шинно-мостовая архитектура чипсетов просуществовала долгое время и пере]жила много поколений процессоров (от 2-го до 7-го). Перемещение вторичного кэша с системной платы на процессор (Р6 и Pentium 4 у Intel и К7 у AMD) не]сколько упростило северную часть чипсета в ней не надо управлять статиче]ской кэш-памятью, а остается лишь обеспечивать когерентность процессорного кэша с основной памятью, доступ к которой возможен и со стороны шины PCI. Шина PCI в роли главной магистрали удержалась недолго: видеокартам с 3D-акселератором ее пропускной способности, разделяемой между всеми уст]ройствами, оказалось недостаточно. Рис.1.1 Шинно-мостовая архитектура на примере AMD-760Тогда и появился порт AGP как выделен]ный мощный интерфейс между графическим акселератором и памятью (а так]же процессором). При этом задачи северного моста усложнились: контроллеру памяти приходится работать уже на три фронта ему посылают запросы про]цессор (ы), мастера шины PCI (и ISA, но тоже через PCI) и порт AGP. Пропуск]ная способность AGP в режиме 2х/4х/8х составляет 533/1066/2133 Мбайт/с, так что шина PCI по производительности стала уже второстепенной. Однако в шинно-мостовой архитектуре она сохраняет свою роль магистрали подключе]ния всех периферийных устройств (кроме графических). В качестве мощного представителя шинно-мостовой архитектуры можно рассматривать чипсет AMD-760 (рис. 1). Здесь имеются первичная шина PCI на 64 бит и 66 МГц, являю]щаяся «экватором», и вторичная шина для подключения рядовой периферии. Шина, к которой подключается множество устройств, является узким местом по ряду причин. Во-первых, из-за большого числа устройств, подключенных (электрически) к шине, не удается поднять тактовую частоту до уровня, дости]жимого в двухточечных соединениях. Во-вторых, шина, к которой подключа]ется множество разнотипных устройств (особенно расположенных на картах расширения), обременена грузом обратной совместимости со старыми перифе]рийными устройствами. Например, предусмотренные возможности повышения производительности PCI используются не всегда: расширение разрядности до 64 бит обходится слишком дорого (большое число проводников порождает свои проблемы), а повышение частоты до 66 МГц для шины возможно лишь, если все ее абоненты поддерживают эту частоту. Достаточно установить одну «простую» карту PCI, и производительность центральной шины падает до на]чальных 133 Мбайт/с. Хабовая архитектура С введением высокоскоростных режимов UltraDMA (ATA/66, ATA/100 и ATА/133) связь двухканального контроллера IDE с памятью через шину PCI стала сильно нагружать эту шину. Кроме того, появились высокоскоростные интерфейсы Gigabit Ethernet, FireWire (100/200/400/800 Мбит/с) и USB 2.0 (480 Мбит/с). Ответом стал пе]реход на хабовую архитектуру чипсета. В данном контексте хабы это спе]циализированные микросхемы, обеспечивающие передачу данных между свои]ми внешними интерфейсами. Этими Рис. 1.2 Хабовая архитектура на примере чипсета Intel с ICH-6интерфейсами являются «прикладные» интерфейсы подключения процессоров, модулей памяти, шин расширения и периферийные интерфейсы (ATA, SATA, USB, FireWire, Ethernet). Поскольку к одной микросхеме все эти интерфейсы не подключить (слишком сложна структура и много требуется выводов), чипсет строится, как правило, из пары основных хабов (северного и южного), связанных между собой высокопроизво]дительным каналом. Северный хаб чипсета выполняет те же функции, что и северный мост шинно-мостовой архитектуры: он связывает шины процессора, памяти и порта AGP. Однако на южной стороне этого хаба находится уже не шина PCI, а высо]копроизводительный интерфейс связи с южным хабом (рис. 6.2). Пропускная способность этого интерфейса составляет 266 Мбайт/с и выше, в зависимости от чипсета. Если чипсет имеет интегрированную графику, то в северный хаб входит и графический контроллер со всеми своими интерфейсами (аналоговы]ми и цифровыми интерфейсами дисплея, шиной локальной памяти). Чипсеты с интегрированным графическим контроллером могут иметь внешний порт AGP, который становится доступным при отключении встроенного графиче]ского контроллера. Есть чипсеты, у которых порт AGP является чисто внутренним средством соединения встроенного контроллера, и внешний графический контроллер к ним может подключаться только по шине PCI. С появлением PCI-E архитектура не слишком изменилась: северный хаб (мост) вместо порта AGP теперь предлагает высокопроизводительный (8х или 16х) порт, а то и пару портов PCI-E для подключения графического адаптера. Мало]мощные (1х) порты PCI-E могут предоставляться как северным, так и южным хабами (это решает разработчик чипсета). Использования PCI-E как еди]ной коммуникационной базы внутри чипсета пока не наблюдается. Северные мосты и хабы Северный хаб (как и мост) определяет основные возможности системной платы: - Поддерживаемые процессоры типы, частоты системной шины, возможно]сти мультипроцессорных или избыточных конфигураций. Типы процессоров определяются протоколами системной шины. - Типы памяти и частота работы шины памяти (На системных платах для процессоров со встроенным контроллером памяти характеристики памя]ти (тип, число каналов, частоту) задает процессор). - Максимальный объем памяти. - Число каналов памяти один, два канала. - Возможность и эффективность применения разнородной памяти. - Поддержка контроля достоверности памяти и исправления ошибок (ЕСС). - Возможности системы управления энергопотреблением (ACPI или АРМ) реализуемые энергосберегающие режимы процессора и памяти, управление производительностью, SMM. Южные мосты и хабы Южный хаб чипсета обеспечивает подключение шин PCI, PCI-X и «маломощ]ных» портов PCI-E, АТА (2 канала), SATA, USB, FireWire, а также контроллеров ввода-вывода, памяти CMOS и флэш-памяти с системным модулем BIOS. В южной части располагаются таймер (8254), контроллер прерываний (APIC), кон]троллер DMA. Если в чипсет интегрирован звук, то южный хаб (мост) имеет контроллер интерфейса AC-Link или HDA Link для подключения аудиокодека, а то и сам аудиокодек. Для контроллеров ввода-вывода, ввели новый ин]терфейс LPC (Low Pin Count). Флэш-память для хранения системной памяти BIOS стали помещать в специальный хаб (firmware hub), соединяемый с южным хабом отдельной ши]ной (аналогичной LPC). Флэш-память может подключаться и прямо к шине LPC. Для обслуживания про]цессоров, имеющих дополн
Echipamente Periferice «периферийные устройства»
Echipamente Periferice «периферийные устройства»
Комментариев нет:
Отправить комментарий